1. lecke. Az APA elektromechanikus kormányberendezés, mint mechanikai rendszer

iDevice ikon A lecke célja
Az elektromechanikus kormányberendezés működése mechanikai alapjainak a megismertetése.

iDevice ikon Követelmények
A hallgató legyen képes
  • ábra alapján azonosítani a kormányberendezés részeit,
  • ábra alapján elmagyarázni, hogyan működik a golyósoros fogasléc-mozgatással történő rásegítés,
  • felsorolásból kiválasztani a rásegítést végző villamos motor jellemzőit,
  • felsorolásból kiválasztani a golyósoros hajtómű jellemzőit,
  • felsorolásból kiválasztani a két bekezdésű golyósoros hajtómű alkalmazásának indokát.

iDevice ikon Időszükséglet
A tananyag elsajátításához körülbelül 80 percre lesz szüksége.

iDevice ikon Kulcsfogalmak
  • elektromechanikus kormányberendezés,
  • fogasléces hajtómű,
  • golyósoros anya,
  • villanymotoros rásegítés,
  • két bekezdésű golyósoros menet.

iDevice ikon Tananyag
Tevékenység:
  • Az 1. ábra alapján jegyezze meg a kormányberendezés részeit!
  • Párosítsa az ábra német feliratait az ábra alatti magyar megnevezésekkel!
Az elektromechanikus kormányberendezés részei láthatók az 1. ábrán.




1. ábra A kormányberendezés részei
forrás: VolksWagen Self Study Program 399. fejezet


Lenkrad: biztonsági kormánykerék,
Lenksäule: kormányoszlop,
Kreuzgelenkwelle: kardántengely,
Lenkmomentgeber: kormány orsó és nyomaték jeladó,
Lenkgetriebe, Motor für elektromechnische Servolenkung: golyósoros rásegítő hajtómű villanymotoros meghajtással,
Steuergerät für Lenkhilfe: szabályzó egység.

A fogasléces kormányberendezés egy olyan hajtómű, amely a kézzel forgatott kormánykerék mozgását egy kisebb fordulatszámú és elfordulási szögtartományú mozgássá alakítja a kormányzott kerekeken. Működése során a kormánykerékkel forgatott fogaskerék egy fogaslécet mozgat egyenes vonalban, amely a kormány trapézon keresztül forgatja a két kormányzott kerekeket.

A kormányberendezés mechanikai jellemzői:
  • kormánykerék szögelfordulás,
  • kormányzott kerék szögelfordulás,
  • kormány szögáttétel,
  • kormánykerék nyomaték,
  • kormányzási kézi erő,
  • kormányzott kerék elfordítási nyomaték,
  • visszatérítő nyomaték.
A 2. ábra az 1. ábrán szereplő szerkezet alsó részét mutatja be részletesebben.



2. ábra Az APA elektromechanikus kormánygép felépítése
forrás: VW SSP 399
(A kép nagyobb változatát itt találja!)

Az ábrán szereplő fontosabb megnevezések:
Lenkritzel: kormányorsó-fogaskerék
Zahnstange mit Spindel: fogasléc
Kugelumlaufmutter: golyósoros anya

Tevékenység:
  • Fogalmazza meg, hogyan jön létre a rásegítő erő a fogaslécen!
  • A korábban tanult kormánytrapézban helyezzen el vázlatosan egy fogasléces kormánygépet!
A villanymotoros rásegítés a következők szerint működik. Az Achs-Paralleler Antrieb (APA) (axiális meghajtású) kormánygépnél a fogasléchez egy golyósoros anya kapcsolódik, amit egy villanymotor bordásszíjjal forgat. Mivel a fogasléc nem tud elfordulni, az anya forgatásakor hosszirányban mozog és az anya hosszirányú erőt fejt ki rá. Ez a rásegítő erő: a villanymotor forgatja az anyát, az anya segíti mozgatni a fogaskereket, és azon keresztül a kormánykereket. Ha a villanymotorral nem forgatunk nincs rásegítés.



3. ábra A golyósoros fogasléc-mozgatás elve

A kormánykerékkel hajtott orsó fogaskereke mozgatja a fogaslécet, a jármű kormányozható. A fogaslécen lévő golyósoros orsó anyáján lévő fogaskereket forgatja a villanymotor egy bordás laposszíjjal.



4. ábra A golyósoros fogasléc mozgatás törpékkel elmesélve
forrás: VW SSP 399

Az 5. ábrán egy tisztán mechanikus golyósoros kormánygép látható. Ennek mechanizmusa csak a golyósoros szerkezet alkalmazásában azonos a tárgyalt elektromechanikus kormánygéppel. Itt a kormánygépből lengőmozgás jön ki a kormánygép tengelyén.




5. ábra Mechanikus golyósoros korménygép.
forrás: http://repairpal.com/steering-gearbox


Steering shaft – kormány orsó
Recirculation ball bearings – golyósor
Ball nut track – golyósoros anya
Worm gear – golyósoros orsó
Sector shaft – kormánygép tengely
Sector shaft seals – kormánygép tengely tömítés

Tevékenység:

jegyezze meg, milyen mechanikai jellemzői vannak a villamos rásegítésnek és a golyósoros hajtóműnek!

A villamos rásegítés mechanikai jellemzői

Gyors reagálású villanymotorra jellemző:
  • nagy fordulatszám,
  • kis nyomaték,
  • kis méretek,
  • kis visszaforgatási ellenállás.
A rásegítéshez szükséges nagy nyomatékot áttétel segítségével hozza létre.

Mivel a kormányt rásegítés nélkül, azaz akkor is működtetni kell, ha nem működik a villanymotor (ez előírás!), ezért a nagy áttételű hajtómű nem lehet önzáró: jó hatásfokúnak kell lennie visszahajtásnál is. Ilyen a golyósoros hajtómű, amelynek az áttétele nagy, de nem önzáró, mivel a menetek közötti súrlódást gördülési ellenállással váltja ki (sikló csapágy helyett gördülőcsapágy), amiatt a kopása is kicsi. A valóságban a kurblis törpe helyett van a villanymotor és a menet golyóit a végétől a bekezdésig (a törpék helyett) egy, az anyában lévő csővezeték viszi vissza.



6. ábra Kétbekezdésű golyósoros anya
forrás: VW SSP 399


Az ábrán szereplő megnevezések:
Zahnstange: fogasléc
Rückführungskanal: golyóvisszavezető csatorna
Zahnrad: fogaskerék
Umlaufende Kugeln: körbefutó golyók
Kugelumlaufmutter: golyósoros anya

Tevékenység:

fogalmazza meg, miért használják a kormánygépeken a két bekezdésű golyósoros anyát az egy bekezdésű helyett?

A két bekezdésű golyósoros anya esetén egyszerre két menet fut párhuzamosan az orsón és az anyán. Ez a golyók, a menet terhelésének a csökkentése érdekében van: a tolóerőt kifejtő golyók száma a két bekezdésű menetnél kétszer akkora.

Az alábbi ábra a rásegítő villamos motor és a golyósoros anya kapcsolatát mutatja.




7. ábra A villamos motor hajtóműve: bordás laposszíj-hajtás, lassító áttétellel
forrás: VW SSP 399

Az ábrán szereplő megnevezések:
Servogetriebe: szervo hajtómű
Kugelspindelgetriebe: golyósoros hajtómű
Zahnriemen: bordásszíj
Zahstange: fogasléc


iDevice ikon Önellenőrző kérdések
1. Az alábbi ábra alapján párosítsa egymáshoz a kormányberendezés részeit és azok megnevezését! Írja be a megfelelő számokat a mezőkbe!





Kormánykerék
Kormányoszlop
Kardántengely
Nyomaték-jeladó
Szabályozó egység
Golyósoros rásegítő hajtómű villanymotoros meghajtással

  

iDevice ikon
2. Az alábbi ábra alapján magyarázza el, hogyan működik a golyósoros fogasléc-mozgatással történő rásegítés!



3. Jelölje meg a rásegítést végző villanymotor jellemzőit!
Nagy nyomaték.
Kis fordulatszám.
Kis méretek.
Kis visszaforgatási ellenállás.



4. Jelölje meg golyósoros hajtómű jellemzőit!
Jó a hatásfoka.
Rásegítés nélkül is működtethető.
Önzáró.
Minimális a kopása.



5. Jelölje meg, miért használják a kormánygépeken a két bekezdésű golyósoros anyát az egy bekezdésű helyett?
Csökken a golyók és a menet terhelése, mert a tolóerőt kifejtő golyók száma a két bekezdésű menetnél feleakkora.
Csökken a golyók és a menet terhelése, mert az áttétel a két bekezdésű menetnél kétszer akkora.
Csökken a golyók és a menet terhelése, mert a tolóerőt kifejtő golyók száma a két bekezdésű menetnél kétszer akkora.
Csökken a golyók és a menet terhelése, mert a súrlódási erő két bekezdésű menetnél feleakkora.